多軸應力的案例
MSC一體化疲勞壽命預測系統
特色：循環應力－應變模型；SWT & Morrow 平均應力修正；Neuber等彈－塑性修正；疲勞失效概率（統計置信參數）；考慮溫度修正；疲勞安全系數分析；表面條件；用戶自定義的疲勞單位；雙軸修正；Palmgren-Miner 線性損傷。
裂紋擴展
裂紋擴展壽命要根據有限元模型提供的結構應力分布，結構載荷的變化以及材料的疲勞特性等條件，預測裂紋的擴展速率和時間。研究裂紋擴展常采用傳統的線彈性斷裂力學（LEFM）。
特色：逐個循環地模擬；按時間順序的雨流循環計數；多環境材料性質；Kitagawa 最小裂紋尺寸；門檻模擬；裂紋閉合和延遲；用戶定義的循環；斷裂韌性失效準則；表面和埋藏裂紋；修正的 Paris 定律。
虛擬應變片
提取有限元結果，結合載荷隨時間變化歷程，為應變片創建響應時間歷程，支持多種形式的應變片（花）——單軸, T, Delta和直角；疊層式片和平面片；用戶自定義應變片。
價值：簡化了有限元模型和物理模型的驗證過程；便于獲取難以測量位置處的信息，補充缺失數據和獲得新數據；降低驗證成本；測試數據用于疲勞分析。
多軸疲勞
預測結構在多軸應力狀態下的疲勞壽命。與常用的單軸或比例載荷情況不同，多軸疲勞方法采用了非比例、多軸應力狀態假設，并通過裂紋擴展法預估結構壽命，分析結構的安全系數。
展開 基于S-N曲線疲勞分析的基本問題
材料的疲勞性能一般以單軸應力－循環次數的形式表示（S－N曲線。此處不考慮基于斷裂力學的疲勞理論），應力隨時間的變化也很有規律，如正弦波、方波或脈沖等。除此之外，平均應力對疲勞性能的影響也很少考慮
（也即r=Smin/Smax!=-1的影響）。但實際的應力狀態多是多軸應力，應力變化規律性較差，并且r!=-1。如何將實際的應力（應力變化無規律，多軸，r!=-1)和實驗室測得的材料疲勞性能(應力變換有規律，單軸，r=1)
對應起來，就構成了疲勞分析的基礎和依據。
（1）平均應力影響的處理
如果有不同r值下的S-N曲線，一般采用插值方法確定未知r值下的S-N曲線。如果只有r=-1的S-N曲線，可采用如下的公式計算等效的應力（就是將r?。剑?的單軸應力轉換為r=-1時的單軸應力，即等效應力）：
（Sa/Se)+(Sm/Su)^n=1 ^為指數運算符。
其中，Sa為半應力幅值，Se為欲求的等效應力，Sm為平均應力，Su和n不同的取值，構成不同的理論：
Theory Su n
------------------------------------------------------------------
Soderberg yield stress (sy) 1
Goodman ultimate tensile stress (su) 1
Gerber ultimate tensile stress (su) 2
Morrow true fracture stress (sf) 1
-----------------------------------------------------------------
（2）多軸應力轉換為單軸應力
這個轉換其實就是采用何種應力（或分量）。
展開 『轉貼』nSoft疲勞分析理論與應用實例指導教程（附光盤）
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 疲勞的基本概念
1.2 疲勞設計方法
1.3 疲勞分析的基本步驟
第2章 nSft疲勞分析軟件介紹
2.1 nSft軟件簡介
2.2 系統模塊介紹
2.3 nSoft軟件的安裝
2.4 nSoft軟件的使用
第3章 疲勞載荷譜的統計處理
3.1 疲勞載荷譜的統計處理理論基礎
3.2 數據的導入與顯示實例
3.3 異常峰值的檢查與剔除實例
3.4 數字濾波去除電壓干擾信號實例
3.5 疲勞載荷數據交互式編輯實例
3.6 疲勞截荷計數處理實例
3.7 疲勞載荷譜按里程外推實例
3.8 疲勞載荷譜按分位點外推實例
3.9 疲勞載荷譜的疊加實例
第4章 應力疲勞分析
4.1 應力疲勞分析理論
4.2 載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算實例
4.3 冷卻風扇葉片應力疲勞分析實例
4.4 基于有限元的支架應力疲勞分析實例
4.5 高溫下活塞的應力疲勞分析實例
第5章 應變疲勞分析
5.1 應變疲勞理論
5.2 冷卻風扇的應變疲勞分析實例
5.3 支架有限元應變疲勞分析實例
5.4 多載荷應變疲勞分析實例
第6章 多軸疲勞分析
6.1 多軸疲勞理論基礎
6.2 多軸疲勞評價實例
6.3 階梯軸的多軸應變疲勞分析實例
6.4 多軸應力疲勞下的安全系數分析實例
6.5 多工況多軸應力疲勞分析實例
第7章 焊接疲勞分析
7.1 焊接疲勞理論基礎
7.2 焊點疲勞分析實例
7.3 焊縫疲勞分析實例
第8章 振動疲勞理論
8.1 振動疲勞理論基礎
8.2 振動疲勞分析實例
展開 螺栓連接的彈塑性變形分析 附線性隨動強化彈塑性理論基礎下載
1、真應力-真應變
工程和真實應力應變：
工程應力-應變用于小應變分析，但對于塑性必須用真實應力-應變，因為它們是材料狀態更具代表性的度量。
如果引入工程應力-應變數據，則可以用下面的公式把這些值轉換為真實應力-應變：
注意，僅對應力轉換，有以下假設:
材料是不可壓縮的 (大應變可接受的近似值)假設試樣橫截面的應力均勻分布。
2、彈塑性常用模型
1）屈服準則：
屈服準則用于把多軸應力狀態和單軸情況聯系起來。
試樣的拉伸實驗提供單軸數據，可以繪制成一維應力-應變曲線，已在前面介紹過。
實際結構一般是多軸應力狀態。屈服準則提供材料應力狀態的標量不變量，可以和單軸情況對比。
2）常用的屈服準則是von Mises 屈服準則 (也稱為八面體剪切應力或 變形能準則)。von Mises 等效應力定義為：
寫成矩陣形式
式中{s} 是偏差應力，sm 是靜水應力
關聯流動：
– 塑性流動方向與屈服面的外法線方向相同。
非關聯流動:
– 對摩擦材料，通常需要非關聯流動法則 (在 Drucker-Prager 模型中， 剪脹角與內摩擦角不同)。
強化準則:
? 強化準則描述屈服面如何隨塑性變形的結果而變化 (大小、中心、 形狀)。
? 強化準則決定如果繼續加載或卸載, 材料將何時再次屈服。
– 這與呈現無硬化– 即屈服面保持固定的彈性-理想塑性材料完全不同。
? 等向強化 指屈服面在塑性流動期間均勻擴張。 ‘等向’ 一詞指屈服面的均勻擴張，和 ‘各向同性’ 屈服準則(即材料取向)不同。
等向強化適用于大應變、比例加載情況。不適與循環加載。
展開 
晶體塑性每日文章推薦（十六）
文章doi：10.1016/j.ijplas.2019.04.009
推薦理由：作者通過原位拉伸實驗和基于位錯密度的晶體塑性模型研究了圓柱形孔以及不同取向對于單晶鎳基高溫合金變形行為的影響，作者研究揭示了孔的添加會導致多軸應力狀態，有利于塑性變形和各向異性塑性，而對于多孔試樣，孔隙之間相互作用會引起某些區域滑移，從而增強側孔附近的塑性滑移而抑制中心孔周圍塑性滑移，從而造成孔隙之間的非均勻變形造成裂紋出現。
作者的理論框架：
基于亞彈性的運動學框架
其中流動模型為經典的冪律流動模型
硬化模型基于taylor位錯理論模型
與傳統Km位錯密度不同的是，為了更全面理解位錯產生和湮滅的演化特征，作者使用了Zikry等人提出的位錯模型概念，將總位錯密度進一步細分為固定位錯密度和可移動位錯密度，其演化遵循
其中G_sour表示由于位錯導致的移動位錯密度增加的系數，g_minter是林位錯相互作用障礙物之間交叉滑移或位錯相互作用而引起移動位錯的捕捉效用系數，g_immob是與移動位錯密度固定相關的系數，g_recov是與固定位錯密度重排列和湮滅相關的系數
作者的研究對象是單晶鎳基DD413，使用這種更加復雜的單晶本構模型可以更加準確的捕捉單晶的變形特征，其材料參數如下：
滑移帶標定的原位實驗和數值模擬結果（在原位SEM觀察中，滑移帶的強度用于評估局部變形的程度，在模擬中，累積塑性滑移用于評估塑性變形場）??哦?于評估局部塑性變形場）
孔隙周圍的晶格旋轉和滑移系統激活的異質性
晶格旋轉角度的計算：
作者分析得到的結論是
孔的加入在單晶樣品中引起多軸應力條件，有利于塑性變形并促進孔周圍的各向異性塑性變形。
展開 MSC Fatigue 課程學習資料
介紹運用 MSC Fatigue 和 Patran 做疲勞分析, 主要內容為基于有限元基礎上的疲勞分析流程:
包括用Patran讀FEM分析結果; 選擇疲勞分析方法; 材料模型定義; 疲勞載荷定義; 多軸應力狀態分析及其他相關內容等.
3150_MSC.FatigueTut1_v1.3.rar
利用3DEC仿真三維規則節理巖體的文章
摘 要本文利用三維個別元素分析法程序(3DEC)，仿真三維規則節理巖體在單軸與真三軸應力下之變形與強度特性。主要研究結果如下：(1) 3DEC可用以定性分析三維節理巖體力學機制，利用該程序可簡易探討任何節理分布位態下之力學行為，免除物理模模型仿真試驗之困難；(2) 多軸應力下巖體之異向性行為亦可透過3DEC仿真分析，定性上均與物理現象相互一致；(3)在節理間距、勁度比較大的巖盤較需要比對二維與三維分析之差異。
一、前 言
自然界巖體多處于真三軸應力狀態下，以往受限于分析工具與實驗設備，巖石工程之分析大多局限于二向度分析，對三維巖體行為之仿真則較少[1]。例如目前可用于分析具大變形特性之離散巖體的程序如DDA[2]、UDEC[3]均局限于對二維問題的解析；而3DEC[4]程序系以個別元素法(distinct element method)在UDEC基礎下發展而成之數值分析程序，正可用以仿真三維節理巖體之力學行為：3DEC可將巖體視為由許多離散的完整巖塊所組成，各完整巖塊可以仿真成剛體或可變形體；而各完整巖塊間為節理所分隔。(1)在對節理的仿真方面，主要依據位移－作用力法則，計算在節理面上之剪應力及正向應力，以作為個別巖塊之邊界應力條件，因此可仿真巖塊大位移與轉動之情況。(2) 3DEC在仿真可變形巖塊時，系根據「edge」指令程序自行將三維巖塊再細分成許多四面體狀次級塊體(sub-block)，次級塊體可以為任意形狀。每個次級塊體可配合所指定之材料組成律及外力情況，計算巖塊之受力及應力分布情況；每個次級塊體的節點有三個自由度，以計算這些次級塊體上節點之運動情形，然后配合材料組成律計算次級塊體上之應力應變關系，則可得塊體間之作用力，接著配合邊界所產生的接觸力計算得新合力與加速度，以作為下一時階計算可變形巖塊之邊界條件。
個別元素法于三維巖體力學行為之應用.doc
展開 利用3DEC仿真三維規則節理巖體的文章
個別元素法于三維巖體力學行為之應用
楊長義 陳志民 陳錦清 淡江大學土木工程學研究所 中興顧問社大地力學研究中心
摘 要本文利用三維個別元素分析法程序(3DEC)，仿真三維規則節理巖體在單軸與真三軸應力下之變形與強度特性。主要研究結果如下：(1) 3DEC可用以定性分析三維節理巖體力學機制，利用該程序可簡易探討任何節理分布位態下之力學行為，免除物理模模型仿真試驗之困難；(2) 多軸應力下巖體之異向性行為亦可透過3DEC仿真分析，定性上均與物理現象相互一致；(3)在節理間距、勁度比較大的巖盤較需要比對二維與三維分析之差異。
一、前 言
自然界巖體多處于真三軸應力狀態下，以往受限于分析工具與實驗設備，巖石工程之分析大多局限于二向度分析，對三維巖體行為之仿真則較少[1]。例如目前可用于分析具大變形特性之離散巖體的程序如DDA[2]、UDEC[3]均局限于對二維問題的解析；而3DEC[4]程序系以個別元素法(distinct element method)在UDEC基礎下發展而成之數值分析程序，正可用以仿真三維節理巖體之力學行為：3DEC可將巖體視為由許多離散的完整巖塊所組成，各完整巖塊可以仿真成剛體或可變形體；而各完整巖塊間為節理所分隔。(1)在對節理的仿真方面，主要依據位移－作用力法則，計算在節理面上之剪應力及正向應力，以作為個別巖塊之邊界應力條件，因此可仿真巖塊大位移與轉動之情況。(2) 3DEC在仿真可變形巖塊時，系根據「edge」指令程序自行將三維巖塊再細分成許多四面體狀次級塊體(sub-block)，次級塊體可以為任意形狀。
展開 微動疲勞壽命可靠性分析方法
針對結構的微動疲勞問題,發展了一種壽命可靠性分析方法.在微動條件下,接觸區域處于多軸應力狀態,采用基于臨界平面法的多軸疲勞參數對結構的微動疲勞壽命進行預測.在確定性壽命計算的基礎上,考慮彈性模量、摩擦系數以及壽命預測模型中材料常數的隨機性,利用響應面方法,結合MonteCarlo模擬技術獲得結構微動疲勞壽命可靠性模型.最后將此方法用于燕尾榫結構的微動疲勞壽命可靠性分析,驗證了所提出方法的可行性和有效性
微動疲勞壽命可靠性分析方法.pdf
汽車車輪動態彎曲疲勞分析
圖5 高周疲勞和低周疲勞的分界
3.2 疲勞壽命影響因素
承受旋轉彎矩時，車輪應力的幅值和主軸方向均發生變化，傳統的多軸應力修正方案如Von Mises應力、最大主應力方法等已不適用。推薦采用臨界平面法來處理非比例變化的多軸應力，將復雜應力轉化為最危險平面上的等效應力，然后采用成熟單軸疲勞分析方法來計算損傷和壽命。
平均應力對疲勞壽命的影響可以通過材料的赫氏圖(Haigh Diagram)來實現，赫氏圖定義了材料疲勞極限應力幅值與平均應力之間的關系，示例如圖6。如果沒有試驗測定的赫氏圖，就只能采用Goodman或者Gerber等非常粗糙的平均應力修正方案。
圖6 鋼材的赫氏圖示例
疲勞分析中還應對材料S-N曲線做適當修正，體現相對應力梯度、表面粗糙度和表面加工工藝的影響。
因為Abaqus分析已經直接給出彈塑性應力和應變的變化歷程，在疲勞分析中無需再進行諸如Neuber法的塑性修正。
3.3 車輪疲勞壽命目標值
國標中規定的壽命要求如表1所示，因為CAE分析要留出一定的安全裕度，所以建議CAE分析目標值在國標基礎上加倍。
展開 預測性能，耐久可靠 | 《ANSYS結構剛度及疲勞仿真解決方案》現已開放領取
1 結構強度剛度及疲勞仿真技術發展需求
2 Ansys結構強度剛度及疲勞仿真模塊功能介紹
· CAE前后處理、幾何訪問、幾何造型、有限元建模、分析集成及可視化
· 網格劃分
· 載荷及邊界條件施加
· 結果顯示及處理
· 結構力學求解器功能
· 非線性分析功能
· 復合材料結構分析功能
· 耦合場分析功能
· 多目標優化分析
· 疲勞分析
· 顯式動力學分析
· 多體水動力學模塊
3 Ansys nCode DesignLife 疲勞解決方案
· 疲勞仿真的重要性
· Ansys nCode DesignLife疲勞壽命仿真流程
· Ansys nCode DesignLife疲勞仿真功能
· Ansys nCode DesignLife優勢與價值
· Ansys nCode DesignLife常見應用案例
· 焊縫疲勞分析
· 高溫疲勞
· 熱和力疲勞
· 多軸應力/應變疲勞
· 振動疲勞
· 復合材料疲勞
4 Ansys電池振動疲勞仿真案例
· 新能源動力電池包PSD隨機振動疲勞壽命計算
· 動力電池包振動疲勞分析及改進
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展開 
某型航空發動機低壓壓氣機輪盤疲勞可靠性分析
(2)以有限元分析和標準試件疲勞試驗為基礎，通過有限元分析的方法，細致分析
了輪盤處于工作狀態時，葉片榫頭的接觸應力對榫槽底部應力狀態的影響。在詳細分析
榫槽應力狀態的基礎上，確定了輪盤的l臨界平面。應用臨界平面法進行輪盤的疲勞壽命
評估，充分考慮了多軸應力狀態對疲勞壽命的影響，具有更高的精度。
(3)對影響輪盤疲勞壽命的各因素進行了敏度分析，給出了疲勞壽命對各相關參數
的敏度曲線。通過比較疲勞壽命對各參量的敏度值，確定了對疲勞壽命影響較大的參量，
并作為可靠性設計的基礎。
(4)通過Monte—Carlo數字仿真進行了輪盤的模擬試驗，利用概率權重矩法進行了
試驗結果的擬合，確定{『輪盤疲勞壽命的分布形式，建立了輪盤零部件的疲勞可靠性模
型。
某型航空發動機低壓壓氣機輪盤疲勞可靠性分析.pdf
展開 重視鍋爐安全，四管防磨防爆很重要
從失效分析來看，90%的爆管失效是鍋爐管同時在高溫、腐蝕、磨損和應力的共同作用下，導致的高溫 金屬材料快速老化、損傷、過快腐蝕及快速裂紋擴展。開展鍋爐管材在實際服役溫度下的蠕變、疲勞、老化機理研究，高溫高壓超臨界水蒸汽環境的氧化、腐蝕和應力腐蝕開裂機理研究，全尺寸鍋爐熱端部件的服役安全測試和驗證研究，對揭示高溫金屬材料的失效機理，確保鍋爐高溫部件的運行安全，具有重要理論和工程意義。
基于電站鍋爐受熱面管道的多因素耦合失效機理研究成果和對運行及失效海量數據進行大數據分析，開發了一套電站鍋爐四管防磨防爆系統。系統主要功能和特點如下：
1) 受熱面管道氧化腐蝕實時監測模塊，以超超臨界管材在實際服役環境的腐蝕數據模型為基礎，結合實時采集的運行數據和化學水數據對管道的實時腐蝕速率和累積腐蝕進行監測和評估。
2) 受熱面管道力學壽命損耗評估模塊，在多軸應力模型和當量溫度計算模型的基礎上，計算和評估管道的力學壽命的歷史損耗。
3) 受熱面管道壁溫監測模塊，基于含氧化層的爐內管道壁溫模型和現場溫度測點，準確獲得鍋爐受熱面管道不同位置的溫度分布。
4) 三維可視化管理模塊，實現鍋爐受熱面管道的三維可視化全息管理，實現了運行管理數據與實物鍋爐部件準確管理。
該系統實現了對鍋爐高溫受熱面運行狀態直接、準確的管理，大幅降低了鍋爐管爆管幾率和非計劃停機次數，提升了機組運行可靠性。已經在國內多臺亞臨界、超臨界和超超臨界鍋爐上應用，經濟效益顯著。
展開 nCode DesignLife疲勞軟件 之 基操勿6教程 ￥5
4.2.2 指定/編輯時序通道
4.3 時間步載荷映射
4.3.1 編輯時間步載荷映射
4.4 循環周期
4.4.1 交互式創建循環周期 .dcy 文件
4.4.2 Schedule Create 創建循環周期.dcy 文件
五、求解器
5.1 求解器的種類
5.2 設置有限元結果分析組
5.2.1 忽略零數據
5.2.2 指定僅計算表面節點
5.2.3 指定需要使用的結果
5.3 設置分析運行選項 Analysis Runs
5.3.1 設置事件處理方法
5.3.2 設置應力組合方法
5.3.3 設置多軸應力評估方法
5.3.4 設置存活率
5.3.5 設置應力梯度修正
5.4 設置結果輸出
5.4.1 按事件輸出疲勞損傷結果
5.5 程序運行
六、后處理
6.1 FE Display Glyph / Data Values Display Glyph
6.2 Hot Spot Detection Glyph
展開 SIMULIA Fe-safe在復雜環境下的疲勞仿真優勢——車輛機架疲勞壽命分析案例
為企業帶節約時間與資金成本的同時來實現更多創新和突破。
